Supermaapallo

Taiteilijan näkemys muutamista supermaista ja Maasta.

Supermaa saattaa muistuttaa Maata siinä suhteessa, että se on rakentunut pääosin raudasta ja piipitoisista silikaattimineraaleista. Supermaan keskustassa on rautaydin, jota ympäröivät silikaattipitoiset vaippa ja kuori. Löydetystä eksoplaneetoista tiedetään useimmissa tapauksissa vain massa. Tämän perusteella voidaan yrittää arvioida sitä, onko kyseessä supermaa vai ei.

Havaittujen supermaiden massoja ja säteitä kaaviossa. Punainen käyrä: kokonaan rautainen supermaa, sininen kokonaan vetinen.

Kivirautaisen planeetan tiheys kasvaa nopeasti, kun se kasvaa Maata massiivisemmaksi.[12] Kivirautaisen supermaan säteen yläraja on havaintojen mukaan 1,5 maan sädettä.[13] Joidenkin mukaan jo 1,5 kertaa Maata massiivisempi planeetta olisi "kaasukääpiö" tai mini-neptunus[14]. Näiden planeettojen pintakerroksissa olisi suuret määrät kaasumaista vetyä tai heliumia. Tällöin varsin kevyt supermaaksi väitetty planeetta ei muistuttaisi lainkaan Maata.

Erään arvion mukaan kivirautaplaneetta voi olla jopa 2,5 Maan säteinen, mutta kaasuaan menettänyt kaasukääpiö voi olla 1,5 Maan säteinen.[15]

Monet supermaapallot saattavat olla vetisiä.

Vasemmalta oikealle: Maa, tyypillinen supermaa ja Neptunus.

Supermaassa on monesti melko varmasti kivirautaytimen lisäksi jäätä, vettä ja/tai kaasua.[16] Jäinen supermaa syntyy, kun kaasua ei riitä jättiläisplaneettoihin planeettakunnan syntyvaiheessa.[17] Jäiset supermaat tai suuret valtameriplaneetat ovat pienempiä kuin jääjättiläiset Uranus ja Neptunus, joilla on kiven ja jään lisäksi suuri kaasuvaippa. "Neptunuksen" massa on noin 10–30 Maan massan luokkaa ja säde yli 2 Maan sädettä.[18] Kaasukääpiö eli mini-neptunus on planeetta, jolla on vesijääydin ja vety-heliumvaippa, ja se on alle 10 Maan massainen. Tällaisen planeetan säde on noin 2–2,5 Maan säteen luokkaa ja massa noin 1,5–10 maan massaa. Vesi/jääplaneetan säde on noin 1,5–2 kertaa isompi kuin vastaavan massaisen kivirautasupermaan säde.[19][20]

2,3 Maan massaista kohdetta Kepler-11f pidetään monesti kaasukääpiönä. Pienimassainen kaasukääpiö ei kykene säilyttämään kaasukehäänsä pitkiä ajanjaksoja, jos se ajautuu liian lähelle tähteä, koska kuumassa planeetan kaasukehä karkaa nopeammin pois.[21] Supermaan massa on 1–10 Maan massaa. Painovoima on alle kolme g.[11] Jos massa on yli 10 Maan massaa, planeetalla on melko varmasti vetyvaippa ja silloin se on luultavimmin Neptunuksen kaltainen jättiläisplaneetta.

Supermaapallon edellytetään lisäksi kiertävän keskustähteään melko lähellä sitä.

Corot-7b on supermaa, vaikka onkin elinkelvottoman lähellä keskustähteään.

Koska supermaapallojen massa on määritelmällisesti pieni, niiden aiheuttama signaali on heikko ja siksi näiden kohteiden havaitseminen on perinteisesti ollut haastavavampaa kuin jättiläisplaneettojen havaitseminen. Niiden arvioidaankin olevan kaikkien planeettahavaintojen joukossa aliedustettuna. Käytännössä tehokkaimpia havaintomenetelmiä supermaapallojen havaitsemiseksi ovat ylikulkuhavainnot ja erityisesti mikrolinssi-ilmiö.

Euroopan eteläisen observatorion tutkijaryhmän mukaan maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa kymmeniä miljardeja.[22][23]

Supermaat ovat planeettakandidaateissa erittäin yleisiä, Ainoastaan neptunukset ovat yleisempiä.[24]

Auringolla ei ole ympärillään supermaita luultavasti siksi, että Auringon lähellä oli kivirauta-ainesta vähemmän kuin supermaita omaavien tähtien lähellä.[25] Erään teorian mukaan aurinkokunnassa ensin kohti Aurinkoa, sitten Auringosta ulospäin vaeltanut Jupiter olisi pyyhkinyt Aurinkoa alussa ympäröineet supermaat tai näiden raaka-aineet pois.[26][27] Toisen väitteen mukaan Auringon vetovoima olisi vienyt ainakin yhden supermaapallon pois.[28]

Jos tähdellä on kylmä Jupiterin kaltainen jättiläisplaneetta, silloin sen supermaat ovat kivisiä ja melko kuivia. Jos jättiläisplaneetta puuttuu, supermaat ovat jäisiä ja/tai vetisiä.[29][30]Supermaiden synty riippuu tähteä alussa ympäröivän kaasu- ja pölykiekon massasta. Jos kiekon massa on keskimääräinen, jättiläisplaneettojen sisään syntyy jäiisä supermaita, jotka vaeltavat kohti keskustähteä työntäen kiviset supermaat suureksi osaksi keskustähteen. Jos kiekko on massiivinen, syntyy kylmiä jättiläisplaneettoja ja kivisiä supermaita.[29] Yleisemminkin koekon massan kasvu edistää jättiläisplaneettojen syntyä supermaiden sijaan.[31][32] Jättiläisplaneetta kun estävät jäisä kappaleita vaeltamasta syntyvän planeettakunnan ulko-osista sisäosiin.[33]

Ensimmäiset tunnetut kaksi supermaata löydettiin vuonna 1992 kiertämästä pulsaria PSR 1257+12. Kyseisten planeettojen massa oli liian alhainen, että ne voitaisiin yksiselitteisesti luokitella kaasujättiläisiksi. Ensimmäinen löydetty tavallista tähteä kiertävä supermaa oli Gliese 876 d, joka löydettiin vuonna 2005.[2][34] 7. tammikuuta 2013 mennessä yksin Kepler-avaruusteleskoopin löytämistä eksoplaneettaehdokkaista 816 oli supermaan kokoluokkaa. Myös supermaita pienempia planeettaehdokkaita oli useita satoja.[35][36] Sittemmin supermaapalloiksi luokiteltavia planeettoja on löytynyt useita.

Havaintojen mukaan eksoplaneetta COROT-7b on varmuudella supermaa. Sen massa on noin viisi Maan massaa ja säde 1,68 Maan sädettä. Tämä supermaapallo on lähellä keskustähteään kiertävä kuuma niin sanottu ktooninen planeetta, jonka pintalämpötila on 1 000–1 500 °C. Corot-7b:n toinen pallonpuolisko on laskujen mukaan sulaa laavaa.[3]

• Planeettaluokitus
• Valtameriplaneetta

• Hotakainen, Markus: Onko siellä ketään - avaruuden älyä etsimässä. Helsinki: Minerva, 2014. ISBN 978-952-312-040-2.